JP2013064084A

JP2013064084A - 木酢液の抽出方法と抽出装置

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Publication number: JP2013064084A
Application number: JP2011204447A
Authority: JP
Inventors: Masahide Matsuda; 将英松田; Hitoshi Matsuda; 仁志松田; Keiji Yamada; 啓次山田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: JP5934488B2

Abstract

【課題】設置に場所をとらないと共に高品質の木酢液を手軽に抽出でき、しかも、製炭に要する熱エネルギーの無駄を防ぐことができる木酢液の抽出方法を提供する。
【解決手段】製炭炉１に設けられている木炭ガス取出し口８に縦向きの配置となる木炭ガス取出し管１３の下端を接続し、この木炭ガス取出し管１３の上部に分留管１４の上部を分岐接続し、前記分留管１４内を流れる木炭ガスの温度低下により木酢液を分留し、木酢液を分留管１４から取出して回収し、乾溜ガスを製炭炉１の燃料ガスとして使用する木酢液の抽出方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、木炭炉による木炭の焼成時に発生する木炭ガスから木酢液を抽出する木酢液の抽出方法と抽出装置に関する。

木炭炉による木炭の焼成時に発生する木炭ガスには木酢液が含まれており、このような木炭ガスから木酢液を抽出する従来の抽出方法は、木炭炉の近傍に木酢液回収器を設置し、この木酢液回収器は、箱体の内部に多数の煙通路が上下に貫通する水槽を組み込み、箱体の内部で水槽の上部空間を煙空間、下部を液溜空間とし、箱体には、上部に煙空間と連通する導入口と、水槽に対する導水口と流出口、液溜空間の上部と導通する乾溜ガスの放出口と液溜空間の下部と導通する取出し口とを設けた構造を有している（例えば、特許文献１参照）。

上記木酢液回収器は、木炭炉の木炭ガス取出し口に箱体の導入口を接続し、水槽の導水口を水道のような給水源と接続して冷却水を流し、導入口から煙空間に流入した木炭ガスは、水槽の煙通路を通過するとき、水槽を流れる冷却水によって冷却され、煙通路の周壁に付着することにより液化して木酢液と乾溜ガスに分留され、液溜空間にたまった木酢液は取出し口から取出し、その殺菌作用を利用した製品に使用すると共に、乾溜ガスを放出口から大気中に放出するものである。

特開平１１−１２５７４号公報

ところで、上記のような木酢液回収器は、箱体の内部に水槽を組み込んだ構造になっているので、回収器全体が大形化し、木炭炉とは別の位置にその設置スペースを確保しなければならないという不便があるだけでなく、単に、分留した液を溜めるだけであるため、ススとタール状の油分からアルコールに近い成分までが混在し、製品として使用可能な木酢液を得るには、混在した液を大量に集めて長時間放置することで上下３層に分離させ、中間部の良質部分だけを取出さなければならず、時間と手間がかかる割に良質の木酢液を得ることができないという問題がある。

また、分留によって生じた乾溜ガスは放出口から大気中に放出しているため、この乾溜ガスの持つ熱エネルギーを無駄にしているという問題もある。

そこで、この発明の課題は、製炭炉に直接取り付けて木炭ガスから木酢液を抽出することができ、設置に場所をとらないと共に高品質の木酢液を手軽に抽出でき、しかも、製炭に要する熱エネルギーの無駄を防ぐことができる木酢液の抽出方法と抽出装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、製炭炉に設けられている木炭ガス取出し口に縦向きの配置となる木炭ガス取出し管の下端を接続し、この木炭ガス取出し管の上部に分留管の上部を分岐接続し、前記分留管内を流れる木炭ガスの温度低下により木炭ガスを乾溜ガスと木酢液に気液分留し、木酢液を分留管から取出して回収し、乾溜ガスを製炭炉の燃料ガスとして使用するようにしたものである。

請求項２の発明は、製炭炉に設けられている木炭ガス取出し口に縦向きの配置となる木炭ガス取出し管の下端を接続し、この木炭ガス取出し管の上部に、木炭ガスを乾溜ガスと木酢液に気液分留する分留管の上部を分岐接続し、前記分留管の下部で異なる位置に、木酢液の取出し口と乾溜ガスの取出し口を設けたものである。

請求項３の発明は、上記分留管は複数本を用い、所定の間隔で並べた各分留管を下部位置と上部位置で交互に岐接続することにより、最終位置の分留管にまで木炭ガスが流れるようにし、前記各分留管の下端部に木酢液の取出し口を設け、最終位置の分留管に乾溜ガスの取出し口を設けたものである。

請求項４の発明は、上記分留管内に、両端が分留管の上端から外部に引き出され、内部に冷却流体を流すことにより、分留管内を流動する木炭ガスを冷やす熱交換パイプを組み込んだものである。

ここで、上記製炭炉には、間接加熱式高炭化炉を用い、炉本体の内部に内釜を組み込み、この内釜に炭用木材を収納した状態で前面の開口を扉で閉じ、木材を炉本体の内部で内釜の外から間接加熱することにより焼成して炭化させるような構造を有し、前記内釜に木炭ガス取出し口が設けられ、炉本体の外部に引き出されている。

上記木炭ガス取出し管と分留管は、熱伝導率の優れた金属製のパイプを用い、木炭ガス取出し管は、その下端に延長状となるよう突設した木炭ガスの入り口を上記木炭ガス取出し口に接続することで製炭炉の上部に直立状に配置し、下端部には一段目分留液の取出し口が設けられている。

また、上記分留管は、木炭ガス取出し管の側方に距離を隔てて上下方向に配置され、木炭ガス取出し管と分留管の上端は接続横管で内部が接続され、分留管の下端には二段目分留液の取出し口が設けられている。

上記分留管を複数本接続する場合、各分留管を所定の間隔で並列配置し、隣接する分留管を下部の位置と上端の位置を交互に接続横管で接続することにより、木炭ガスが上流の分留管から下流の分留管に向けて上下ジグザグ状に流れるようにしている。

この発明によると、製炭炉に設けられている木炭ガス取出し口に縦向きの配置となる木炭ガス取出し管の下端を接続し、この木炭ガス取出し管の上部に分留管の上部を分岐接続したので、製炭炉で発生した木炭ガスを木炭ガス取出し管と分留管で冷却することにより、木酢液と乾溜ガスに効率よく分留することができ、パイプ構造物で木酢液の抽出が行えるので、装置の簡略化とコストダウンが図れ、しかも、これらが製炭炉に直接取付けることができるので、製炭炉の上部空間を利用して抽出装置を配置することができ、抽出装置の設置のために広いスペースを確保する必要がなくなる。

また、木酢液と分留した乾溜ガスを製炭炉に戻して燃料に再使用するようにしたので、製炭における燃料コストの削減が可能になる。

更に、複数本の分留管を接続することにより、気化温度の違いを利用して多種類の木酢液に分留することができ、混在物の少ない良質の木酢液を得ることが可能になり、また、残りの乾溜ガスにおける水分の混合比率を少なくすることで、燃焼効率のよい燃料ガスにすることができる。

この発明に係る抽出装置の第１の実施の形態とこれを設置した間接加熱式高炭化炉の一例を示す斜視図抽出装置を設置した間接加熱式高炭化炉の縦断側面図（ａ）は抽出装置の第１の実施の形態において、分留管に熱交換パイプを組み込んだ例を示す拡大した一部切欠き正面図、（ｂ）は同上の分留管と熱交換パイプの上端部を拡大した一部切欠き縦断正面図この発明に係る抽出装置の第２の実施の形態とこれを設置した間接加熱式高炭化炉の一例を示す斜視図

以下、この発明の実施の形態を図示例に基づいて説明する。

図面は、製炭炉１として間接加熱式高炭化炉の一例を示し、内面にセラミックファイバー等の耐火材２を設けて耐火構造とした炉本体３の内部に、前面が開口４となって内端が閉鎖された円筒状の内釜５を水平に組み込み、内釜５の外周面と炉本体３の内周面の間に下部が広く上部が狭い燃焼空間６を形成している。

上記内釜５は、耐熱性のある金属板を用いて形成され、図２に示すように、その開口４は断熱構造の扉７をボルト等で取付けて開閉自在になっていると共に、開口４に近い上部に、筒状の木炭ガス取出し口８が内部と連通するように設けられ、この木炭ガス取出し口８は、炉本体３の上面外部に引き出されている。

上記炉本体３は、前壁３ａの下部中央にバーナーの取付け孔９と、その一方側方に送風機の取付け孔１０と、同他方に乾溜ガスの戻し孔１１が、それぞれ燃焼空間６に貫通するよう設けられ、この炉本体３の上部で木炭ガス取出し口８と反対側の端部に排気口３ｂが設けられている。

図１乃至図３は、この発明に係る抽出装置１２の第１の実施の形態を示し、上記した製炭炉１における木炭ガス取出し口８に接続して取付けることにより、炉本体３の上部に配置される。

この抽出装置１２は、木炭ガス取出し口８に縦向きの配置で下端を接続した木炭ガス取出し管１３と、この木炭ガス取出し管１３の上部に上端を分岐接続した分留管１４とで形成され、これらは、熱伝導率の優れた金属製のパイプが用いられている。

上記木炭ガス取出し管１３の下端は、斜めの傾斜板１５で閉鎖され、この木炭ガス取出し管１３の下端周壁で傾斜板１５の下がり側の位置に、一段目分留液の取出し口１６が開閉自在に設けられ、また、木炭ガス取出し管１３の下端には、一段小径の短いパイプを用い、傾斜板１５を内外に気密状となって貫通することにより下端に延長状となる木炭ガスの入り口１７が突設され、この木炭ガスの入り口１７を上記木炭ガス取出し口８にフランジで接続することにより、木炭ガス取出し管１３が製炭炉１の上部に直立状に配置される。

また、上記分留管１４は、木炭ガス取出し管１３の側方に所定の距離を隔てて上下方向に傾斜状態で配置され、木炭ガス取出し管１３の上端と分留管１４の上端は接続横管１８で内部が接続され、分留管１４の下端には、開閉自在となる二段目分留液の取出し口１９と、これよりも少し上部の位置に乾溜ガスの取出し口２０が設けられている。

上記木炭ガス取出し管１３と分留管１４は、パイプを形成する材質や厚み及び直径等を考慮し、自然空冷や送風による強制空冷によって木炭ガスを分留することのできる長さに設定すればよい。

上記分留管１４において、木炭ガスの分留効率を向上させるため、図３（ａ）と（ｂ）に示すように、分留管１４内に、細い金属パイプを長いＵ字状の二又に形成され、両端が分留管１４の上端から外部に引き出され、内部に冷却水や空気等の冷却流体を流すことにより、分留管１４内を流動する木炭ガスを冷やす熱交換パイプ２１を組み込むようにすることができる。

図４は、抽出装置１２の第２の実施の形態を示し、上記した第１の実施の形態の抽出装置１２において、分留管１４を複数本に増やして順次接続した構造になっている。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明する。

上記分留管の本数は特に限定されないが、図示の場合、所定間隔で並列するように配置した三本の分留管１４ａ、１４ｂ、１４ｃを用い、木炭ガス取出し管１３に互いの上端を接続した第１分留管１４ａに対して第２分留管１４ｂは互いの下端部を接続横管１８で接続し、第２分留管１４ｂと第３分留管１４ｃは互いの上端部を接続横管１８で接続し、木炭ガスが上流の分留管１４ａから下流の分留管１４ｃに向けて上下ジグザグ状に流れるようにしている。

第１分留管１４ａの下端に二段目分留液の取出し口１９ａ、第２分留管の下端に三段目分留液の取出し口１９ｂ、第３分留管の下端に四段目分留液の取出し口１９ｃがそれぞれ設けられ、第３分留管１４ｃの下端部に乾溜ガスの取出し口２０が設けられている。

なお、図示省略したが、第２の実施の形態における抽出装置において、第１乃至第３分留管１４ａ乃至１４ｃの全て又は必要な分留管に、図３で示した熱交換パイプ２１を組み込むようにすることができる。

この発明の抽出装置１２は、上記のような構成であり、炉本体３の上部に引き出した木炭ガス取出し口８に木炭ガス取出し管１３の下端を接続することで、製炭炉１の上部に第１の実施の形態の抽出装置１２を配置する。

また、分留管１４の乾溜ガスの取出し口２０を炉本体３の前壁３ａに設けた乾溜ガスの戻し孔１１に配管を用いて接続し、図示省略したが、取付け孔９にバーナーと取付け孔１０に送風機を取付け、この状態で、製炭炉１における内釜５内に木材を組み込み、内釜５の開口４を扉７で閉じた状態でバーナーを点火し、炉本体３の内部を燃焼させることにより内釜５内の木材を間接的に加熱することで炭化させる。

上記製炭炉１におけるバーナーの燃焼方式は、内釜５を外から加熱することができるものであれば、電気式、ガス式、油式の何れであってもよく、油式の場合、燃料として、重油、灯油以外に廃食油等の植物油の使用も可能である。

上記内釜５内の木材を外から間接的に加熱すると、木材が炭化していく過程で内釜５内に木炭ガスが発生し、この木炭ガスは内釜５の上部に設けた木炭ガス取出し口８から流出し、抽出装置１２における木炭ガス取出し管１３内に下部の木炭ガスの入り口１７から流入し、この木炭ガス取出し管１３内を上昇した後、接続横管１８から分留管１４内に入って下降する。

先ず、木炭ガス取出し管１３内に入った木炭ガスは、自然空冷又は強制空冷により上昇と共に冷やされて温度が低下し、木炭ガスに含まれる水分が凝結することで、重量のあるススとタール状の油分が分留され、これが木炭ガス取出し管１３の下端部に溜まることになり、分留後の乾溜ガスは分留管１４内に流入する。

次に、分留管１４内を下降する乾留ガスは、この分留管１４の自然空冷又は強制空冷によって更に冷やされることで、残留している水分が凝結し、アルコール状の木酢液となって分留管１４内の下部に溜まる。

このようにして水分が除去されたた乾溜ガスは、乾燥した過熱効率のよい燃料ガスとして製炭炉１内に戻し、これにより、バーナーの燃焼量を落すことも可能となり、製炭炉１における燃料コストを削減し、出来上がった木炭の価格低減を図ることができる。

予め設定された時間の燃焼によって内釜５内の木材が炭化して木炭になると、バーナーの燃焼を停止し、送風機を起動して炉本体３内を高速で冷却し、内釜５内からの木炭の取出しを速やかに行えるようにすることで、１バッチ当たりの時間を短縮する。

上記のように、木炭ガス取出し管１３内の下部に溜まったススとタール状の油分は、一段目分留液の取出し口１６から、分留管１４内の下部に溜まったアルコール状の木酢液は、二段目分留液の取出し口１９から、所定量が溜まるごとに取出せばよい。

また、第２の実施の形態における抽出装置１２においては、第１分留管１４ａ乃至第３分留管１４ｃを採用して木炭ガスを順番に分留するので、木炭ガス取出し管１３でタール状態のものが分留された木炭ガスを更に三種類の木酢液に分留することができ、第１分留管１４ａから第３分留管１４ｃに至るほど透明度の増した木酢液に分留でき、これにより、簡単に手間をかけずに良質の木酢液が得られることになる。

このように多段分留により、第３分留管１４ｃの乾溜ガスの取出し口２０から製炭炉１内に戻す乾溜ガスの残留水分を極力少なくすることができ、燃焼効率の更なる向上が図れることになる。

１製炭炉
２耐火材
３炉本体
４開口
５内釜
６燃焼空間
７扉
８木炭ガス取出し口
９取付け孔
１０取付け孔
１１乾溜ガスの戻し孔
１２抽出装置
１３木炭ガス取出し管
１４分留管
１４ａ第１分留管
１４ｂ第２分留管
１４ｃ第３分留管
１５傾斜板
１６一段目分留液の取出し口
１７木炭ガスの入り口
１８接続横管
１９二段目分留液の取出し口
１９ａ二段目分留液の取出し口
１９ｂ三段目分留液の取出し口
１９ｃ四段目分留液の取出し口
２０乾溜ガスの取出し口
２１熱交換パイプ

Claims

製炭炉に設けられている木炭ガス取出し口に縦向きの配置となる木炭ガス取出し管の下端を接続し、この木炭ガス取出し管の上部に分留管の上部を分岐接続し、前記分留管内を流れる木炭ガスの温度低下により木炭ガスを乾溜ガスと木酢液に気液分留し、木酢液を分留管から取出して回収し、乾溜ガスを製炭炉の燃料ガスとして使用する木酢液の抽出方法。
製炭炉に設けられている木炭ガス取出し口に縦向きの配置となる木炭ガス取出し管の下端を接続し、この木炭ガス取出し管の上部に、木炭ガスを乾溜ガスと木酢液に気液分留する分留管の上部を分岐接続し、前記分留管の下部で異なる位置に、木酢液の取出し口と乾溜ガスの取出し口を設けた木酢液の抽出装置。
上記分留管は複数本を用い、所定の間隔で並べた各分留管を下部位置と上部位置で交互に岐接続することにより、最終位置の分留管にまで木炭ガスが流れるようにし、前記各分留管の下端部に木酢液の取出し口を設け、最終位置の分留管に乾溜ガスの取出し口を設けた請求項２に記載の木酢液の抽出装置。
上記分留管内に、両端が分留管の上端から外部に引き出され、内部に冷却流体を流すことにより、分留管内を流動する木炭ガスを冷やす熱交換パイプを組み込んだ請求項２又は３に記載の木酢液の抽出装置。